一种用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法

摘要

本发明公开了一种用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法，具有在矿酸反应时降低物料喷溅的程度、避免矿酸反应时喷料到酸解锅外的特点，属于化工领域。该方法包括如下步骤：a、将钛精矿矿粉和浓硫酸混合均匀；b、将混合均匀的钛精矿矿粉和浓硫酸置于酸解锅，加入引发液引发矿酸反应；矿酸反应至酸解锅内形成大量气泡时向酸解锅内加入消泡剂；c、矿酸反应后的混合物经熟化后，向酸解锅内加入浸取液浸出，然后过滤得到硫酸氧钛溶液。本发明方法避免了物料喷溅到酸解锅外的现象，保证了在生产过程中操作人员的安全、改善了环境卫生、降低了劳动操作强度，进而推进了浮选钛精矿在硫酸法钛白粉生产中的普及应用。

权利要求

1.一种用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法，其特征在于包括如下步骤：a、将钛精矿矿粉和浓硫酸混合均匀；所述钛精矿矿粉包括用湿法浮选选矿方式得到的浮选钛精矿矿粉和用干法磁选选矿方式得到的磁选钛精矿矿粉，浮选钛精矿矿粉或磁选钛精矿矿粉的质量︰钛精矿矿粉的总质量≤10％；

b、将混合均匀的钛精矿矿粉和浓硫酸置于酸解锅，加入引发液引发矿酸反应；矿酸反应至酸解锅内形成大量气泡时向酸解锅内加入消泡剂和向酸解锅内吹入压力为0.35～

0.45MPa的压缩空气；

c、矿酸反应后的混合物经熟化后，使温度降至100～120℃时，向酸解锅内加入浸取液浸出，然后过滤得到硫酸氧钛溶液。

2.根据权利要求1所述的用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法，其特征在于：步骤a中钛精矿矿粉和浓硫酸混合时，控制混合物料的温度≤45℃。

3.根据权利要求1所述的用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法，其特征在于：步骤a中钛精矿矿粉和浓硫酸的配比为：浓硫酸质量︰钛精矿矿粉的质量＝1.5～1.6。

4.根据权利要求1所述的用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法，其特征在于：步骤b中所述的引发液是水或稀硫酸。

5.根据权利要求1所述的用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法，其特征在于：步骤c中所述的浸取液是水或含钛溶液。

6.根据权利要求1所述的用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法，其特征在于：钛精矿矿粉的粒度为：过325目筛时的筛余量5～25％。

说明书

一种用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法

技术领域

[0001] 本发明属于化工领域，具体涉及一种用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法。

背景技术

[0002] 钛精矿是从钛铁矿或钛磁铁矿中采选出来，是用途非常广泛的钛白粉原料。用钛精矿生产钛白粉首先得制备硫酸氧钛溶液，利用钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法通常包括如下过程：将钛精矿送入风扫磨进行研磨，研磨后的矿粉由循环风送入分级机分级，达不到要求的粗颗粒矿粉再送入风扫磨继续研磨，达到要求粒度的矿粉被送入储存仓。酸解前，首先将矿粉和浓硫酸在预混槽中预混合10～20分钟，将混合均匀的浓硫酸和矿粉送入酸解锅中，加入引发液引发矿酸反应，所述的引发液通常为水，矿粉和浓硫酸在温度达到125℃会逐渐固化，完全固化即充分反应后在酸解锅中熟化一定时间，通常控制在70～80min，然后加入浸取液进行浸出，所述的浸取液通常为水，浸出后过滤即得硫酸氧钛溶液。

[0003] 浮选钛精矿为酸性水打浆原矿矿粉、加浮选剂浮选而出的钛精矿，矿粉粒度较干法磁选钛精矿矿粉细，矿粉中含有少量脂肪酸类浮选剂；所述的磁选钛精矿是指没有利用浮选的选矿方式，直接用干法磁选的方式得到的钛精矿，矿粉中没有脂肪酸类浮选剂。随选矿工艺发展及收率效益的追求，大多数选矿企业都采用湿法浮选的方式生产钛精矿，因此，浮选钛精矿将逐步替代干法磁选钛精矿占据市场份额。但是，在利用浮选钛精矿来制备硫酸氧钛的过程中会出现以下技术问题：浮选钛精矿中含有的脂肪酸类浮选剂在有氧、酸及一定温度的条件下会瞬间分解产生大量的SO2、CO2和水蒸气，气体形成的气泡在短时间内使反应的体积迅速膨胀，高达预混料体积的5倍，并且多次膨胀，时间持续达2～3分钟，在后期气泡破裂中形成喷溅，将少量的物料从酸解锅锅盖的开口处带到锅外，这种物料温度高于180℃，硫酸含量＞80％，严重影响员工操作安全。

[0004] 当用浮选钛精矿和磁选钛精矿混合使用来制备硫酸氧钛时，磁选钛精矿反应激烈，反应时间短，固化速度快，3～4min即结束；而浮选钛精矿矿反应虽然激烈，但时间长，多次膨胀，固化慢，6～8min才结束。这样使得反应不同步，磁选钛精矿反应完并固化，浮选钛精矿还在反应，产生的热量集聚后从薄弱处喷溅，由酸解锅盖开口处喷溅而出，造成在固化过程中有喷干料到酸解锅外的现象，最恶劣的情况则发生爆炸，损坏酸解锅，严重影响员工操作安全。另外，由于浸取前的浮选钛精矿固相物温度比磁选钛精矿高，浮选钛精矿的固相物浸取初期更加激烈，爆沸产生的压力使浸取物料从薄弱处喷溅而出，使得固相物在浸取初期也出现喷料到锅外的现象，同样造成员工操作安全隐患。因此，如何避免在制备硫酸氧钛的过程中发生喷料的现象成为本领域急需解决的技术问题。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法，该方法可在矿酸反应时降低物料喷溅的程度，从而避免矿酸反应时喷料到酸解锅外的现象。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0007] 一种用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法，包括如下步骤：

[0008] a、将钛精矿矿粉和浓硫酸混合均匀；

[0009] b、将混合均匀的钛精矿矿粉和浓硫酸置于酸解锅，加入引发液引发矿酸反应；矿酸反应至酸解锅内形成大量气泡时向酸解锅内加入消泡剂；

[0010] c、矿酸反应后的混合物经熟化后，向酸解锅内加入浸取液浸出，然后过滤得到硫酸氧钛溶液。

[0011] 浮选钛精矿中含有的脂肪酸类浮选剂在有氧、酸及一定温度的条件下会瞬间分解产生大量的SO2、CO2和水蒸气，从而形成的大量气泡。通过试验表明，形成大量气泡的时间为矿酸反应至酸解锅内温度达到175℃时。

[0012] 另外，酸解锅内是高温强酸的环境，加入的消泡剂当然也应该是防高温和强酸的消泡剂。因此，所述消泡剂是耐180℃以上高温、耐硫酸含量在80％以上的强酸的消泡剂。

[0013] 其中，上述方法步骤a中钛精矿矿粉和浓硫酸混合时，控制混合物料的温度≤45℃。

[0014] 其中，上述方法步骤a中钛精矿矿粉和浓硫酸的配比为：浓硫酸质量∶钛精矿矿粉的质量＝1.5～1.6。

[0015] 其中，上述方法步骤b中所述的引发液是水或稀硫酸。

[0016] 其中，上述方法步骤b中，矿酸反应至酸解锅内形成大量气泡时向酸解锅内吹入压力为0.35～0.45MPa的压缩空气。

[0017] 其中，上述方法步骤c中所述的浸取液是水或含钛溶液。

[0018] 其中，上述方法中钛精矿矿粉的粒度为：过325目筛时的筛余量5～25％。

[0019] 其中，上述方法步骤a中所述钛精矿矿粉包括用湿法浮选选矿方式得到的浮选钛精矿矿粉和用干法磁选选矿方式得到的磁选钛精矿矿粉，浮选钛精矿矿粉或磁选钛精矿矿粉的质量∶钛精矿矿粉的总质量≤10％。

[0020] 进一步的，步骤c中矿酸反应后的混合物经熟化后，使温度降至100～120℃时，向酸解锅内加入浸取液浸出。

[0021] 本发明的有益效果是：本发明方法通过在酸解锅内形成大量气泡时加入消泡剂，使气泡遇到消泡剂后，由于消泡剂影响其表面张力的原因，使得气泡表面的张力降低而迅速破灭，由此，使得反应产生的气泡在初期就破裂，降低了物料喷溅的程度，从而也降低了矿酸反应体系的体积膨胀高度；在降低了物料喷溅的程度和矿酸反应体系膨胀高度的情况下也就避免了物料喷溅到酸解锅外的现象，保证了在生产过程中操作人员的安全，改善了环境卫生、降低了劳动操作强度，进而推进了浮选钛精矿在硫酸法钛白粉生产中的普及应用。本发明方法在加入消泡剂的同时，还向酸解锅内吹入压力为0.35～0.45MPa的压缩空气，从而进一步降低了物料喷溅的程度；通过在预混合时控制预混槽内的温度，保证预混合的安全。本发明还提供了一种用浮选钛精矿矿粉与磁选钛精矿矿粉的混合矿矿粉生产硫酸氧钛的具体实施方式，通过控制矿粉的比例和浸取前固相物的温度从而避免了固化过程和浸取初期喷料到酸解锅外的现象。由于本发明方法避免了在制备硫酸氧钛的过程中喷料到酸解锅外的现象，避免了资源浪费，使得本发明方法还提高了二氧化钛的回收率。

具体实施方式

[0022] 本发明具体实施方式如下：一种用浮选钛精矿制备硫酸氧钛溶液的方法，包括如下步骤：

[0023] a、将钛精矿矿粉和浓硫酸混合均匀；

[0024] b、将混合均匀的钛精矿矿粉和浓硫酸置于酸解锅，加入引发液引发矿酸反应；矿酸反应至酸解锅内形成大量气泡时向酸解锅内加入消泡剂；

[0025] c、矿酸反应后的混合物经熟化后，向酸解锅内加入浸取液浸出，然后过滤得到硫酸氧钛溶液。

[0026] 本领域技术人员可以理解的是，酸解锅内是高温强酸的环境，加入的消泡剂当然也应该是耐高温和强酸的消泡剂，所述消泡剂是耐180℃以上高温、耐硫酸含量在80％以上的强酸的消泡剂，例如，道康宁有限公司生产的消泡剂D313等。消泡剂加入的量一般按照消泡剂说明书上的添加量加入即可，通常情况下的加入量是矿粉质量的1～3‰，过低达不到消泡效果，过高会增加生产成本。通常情况下，矿酸反应至酸解锅内温度达到175℃时即会形成大量气泡，即温度达到175℃时，浮选钛精矿中含有的脂肪酸类浮选剂在有氧、酸及一定温度的条件下会瞬间分解产生大量的SO2、CO2和水蒸气，气体形成的大量气泡在短时间内使反应的体积迅速膨胀。本发明方法通过在酸解锅内形成大量气泡时加入消泡剂，使气泡遇到消泡剂后，由于消泡剂影响其表面张力的原因，使得气泡表面的张力降低而迅速破灭，由此，使得反应产生的气泡在初期就破裂，降低了物料喷溅的程度，从而也降低了矿酸反应体系的体积膨胀高度；在降低了物料喷溅的程度和矿酸反应体系膨胀高度的情况下也就避免了物料喷溅到酸解锅外的现象，保证了在生产过程中操作人员的安全，改善了环境卫生、降低了劳动操作强度，进而推进了浮选钛精矿在硫酸法钛白粉生产中的普及应用。

[0027] 由于在预混合过程中，矿粉中的一些杂质和硫酸会发生一些反应，释放热量，温度不控制，容易使矿酸在预混槽提前反应，从而产生危险，因此，优选的，上述方法步骤a中钛精矿矿粉和浓硫酸混合时，控制混合物料的温度≤45℃。控制混合物料的温度≤45℃可以采取以下措施：将研磨后的矿粉多存放一段时间，降低加入到预混槽中的矿粉温度；降低加入到预混槽中的浓硫酸温度；加大预混槽夹套冷却水流量；降低酸解锅夹套冷却水的温度。通过采取上述的一种或者多种措施来保证矿酸预混合的温度不超过45℃，从而保证充分的预混合效果及预混合安全。

[0028] 优选的，为了使矿酸反应的体系更加合理，使矿和酸都充分的反应，上述方法步骤a中钛精矿矿粉和浓硫酸的配比为：浓硫酸质量∶钛精矿矿粉的质量＝1.5～1.6。

[0029] 其中，本领域技术人员可以理解的是，水和浓硫酸接触时会产生热量，使酸解锅内的温度升高，从而引发矿酸反应，因此，其他的水溶液也可以达到引发矿酸反应的目的，例如稀硫酸，也可以是钛白粉生产企业的一些废酸等。本发明优选上述方法步骤b中所述的引发液是水或稀硫酸。

[0030] 其中，本发明方法步骤b中，在加入消泡剂的同时，优选矿酸反应至酸解锅内形成大量气泡时还向酸解锅内吹入压力为0.35～0.45MPa的压缩空气，强制使酸解锅内形成的气泡破裂，从而进一步降低了物料喷溅的程度，也进一步降低了矿酸反应体系的体积膨胀高度。在具体实施过程中，可以根据压缩空气的送气量，形成单根或多根空气柱由酸解锅盖顶部射入锅内。

[0031] 钛白粉生产企业通常用的浸取液都是水，但是为了达到资源的回收利用，也可以优选采用企业生产过程中产生的低浓度含钛废液，这样，即节省了水资源，又减少了含钛废液的处理费用，因此，上述方法步骤c中所述的浸取液优选是水或含钛溶液。

[0032] 由于矿粉的粒度过细，会使得反应相当剧烈，影响操作的安全，反之又会影响钛的回收率，为了能够保证高的回收率以及操作的安全性，本发明方法中钛精矿矿粉的粒度优选为：过325目筛时的筛余量5～25％。

[0033] 优选的，上述方法步骤a中所述钛精矿矿粉包括用湿法浮选选矿方式得到的浮选钛精矿矿粉和用干法磁选选矿方式得到的磁选钛精矿矿粉，浮选钛精矿矿粉或磁选钛精矿矿粉的质量∶钛精矿矿粉的总质量≤10％。本发明提供了一种用浮选钛精矿矿粉与磁选钛精矿矿粉的混合矿粉生产硫酸氧钛的具体实施方式，通过控制矿粉的比例，即通过加大浮选钛精矿矿粉和磁选钛精矿矿粉用量的差距，从而减少在固化过程不同步的问题，避免固化过程喷干料到酸解锅外的现象。

[0034] 进一步的，步骤c中矿酸反应后的混合物经熟化后，使温度降至100～120℃时，向酸解锅内加入浸取液浸出。通过控制浸取前固化物的温度，从而避免在浸取初期喷料到酸解锅外的现象。

[0035] 下面通过实施例对本发明作进一步说明。

[0036] 实施例一

[0037] 浮选钛精矿经风扫磨研磨，矿粉细度达到325目筛余25％后送入磨后仓冷却，温度降低到50℃后送到矿粉计量槽。投料时计量30吨矿粉，矿粉中二氧化钛含量为46.2％，矿粉与50.82吨91.5％的浓硫酸在预混槽中预混合10min，加入的浓硫酸温度为40℃，预混3
合时控制预混槽内的温度42℃左右，预混合后送到140m 酸解锅中，用4.21吨水稀释矿酸混合物产生的热量引发矿酸反应。在温度升到175℃时，酸解锅内开始产生大量气泡，向酸解锅内加入60kg D313消泡剂，D313消泡剂来源于道康宁有限公司。反应中无喷料到酸解锅外的情况。熟化90min后物料温度降至118℃，加78吨水浸取无喷料现象，得到163吨硫酸氧钛水溶液。二氧化钛含量为8.31％，二氧化钛收率达到97.73％。

[0038] 实施例二

[0039] 浮选钛精矿经风扫磨研磨，矿粉细度达到325目筛余5％后送入磨后仓冷却，温度降低到50℃后送到矿粉计量槽。投料时计量30吨矿粉，矿粉中二氧化钛含量为46.2％，矿粉与50.82吨91.5％浓硫酸在预混槽中预混合10min，加入的浓硫酸的温度为40℃，预混3
合时控制预混槽内的温度42℃左右，预混合后送到140m 酸解锅中，用4.21吨水稀释矿酸混合物产生的热量引发矿酸反应。在温度升到175℃时，酸解锅内开始产生大量气泡，加入
75kg D313消泡剂，D313消泡剂来源于道康宁有限公司，并且同时从酸解锅顶部射入4根空气柱，使用的压缩空气的压力为0.4MPa。反应中无喷料到酸解锅外的情况。熟化90min后物料温度116℃，加11吨含二氧化钛为7.27％的低浓度水溶液和75吨水浸取无喷料现象，得到169吨硫酸氧钛水溶液。二氧化钛含量8.47％，二氧化钛收率达到97.64％。

[0040] 实施例三

[0041] 27吨浮选钛精矿磨后矿粉与3吨磁选钛精矿磨后矿粉分别计量，混合矿粉的粒度325目筛余10％，二氧化钛含量为46.3％，混合矿粉共同与50吨91.0％的浓硫酸在预混槽中预混合10min，加入的浓硫酸的温度为40℃，预混合时控制预混槽内温度为42℃左右，预
3
混合后送到140m 酸解锅中，用6.09吨23.0％稀废硫酸稀释矿酸混合物产生的热量引发矿酸反应。在温度升到175℃时，酸解锅内开始产生大量气泡，向酸解锅内加入45kg D313消泡剂，D313消泡剂来源于道康宁有限公司。反应中无喷料现象。熟化90min后物料温度
108℃，加80吨水浸取无喷料现象，得到165吨硫酸氧钛水溶液。二氧化钛含量8.21％，二氧化钛收率达到97.53％。

[0042] 实施例四

[0043] 3吨浮选钛精矿磨后矿粉与27吨磁选钛精矿磨后矿粉分别计量，混合矿粉的粒度为325目筛余8％，二氧化钛含量为46.5％，混合矿粉共同与49.51吨92.5％硫酸在预混槽中预混合10min，加入的浓硫酸的温度为40℃，控制预混合温度42℃左右，预混合后送3
到140m 酸解锅中，用4.31吨水稀释矿酸混合物产生的热量引发矿酸反应。在温度升到
175℃时，酸解锅内开始产生大量气泡，从酸解锅顶部射入2根空气柱，压缩空气的压力为
0.4MPa，并同时加入74kg D313消泡剂，D313消泡剂来源于道康宁有限公司，2min后物料固化，停止射入空气柱。反应中无喷料现象。熟化90min后物料温度102℃，加10吨含二氧化钛为7.37％的低浓度水溶液和75吨水浸取无喷料现象，得到169吨硫酸氧钛水溶液。二氧化钛含量8.48％，二氧化钛收率达到97.58％。

[0044] 对比例一

[0045] 浮选钛精矿经风扫磨研磨，矿粉细度达到325目筛余15％后送入磨后仓冷却，温度降低到50℃后送到矿粉计量槽。投料时计量30吨矿粉，矿粉的二氧化钛含量为46.2％，矿粉与40℃的50.82吨91.5％硫酸在预混槽中预混合10min，控制预混合温度42℃左右，3
预混合后送到140m 酸解锅中，用4.21吨水稀释矿酸混合物产生的热量引发矿酸反应。在反应过程中喷出约800kg物料，固相物料熟化，熟化90min后物料温度117℃，加78吨水浸取无喷料现象，得到162吨硫酸氧钛水溶液，二氧化钛含量8.27％，二氧化钛收率达到
96.66％。

[0046] 对比例二

[0047] 5吨浮选钛精矿磨后矿粉与25吨磁选钛精矿磨后矿粉分别计量，混合矿粉细度达到325目筛余8％，矿粉中二氧化钛含量为46.4％，混合矿粉共同与40℃的44.51吨92.5％3
浓硫酸在预混槽中预混合10min，控制预混合温度42℃左右，预混合后送到140m 酸解锅中，用10.16吨49.5％的浓缩硫酸稀释矿酸混合物产生的热量引发矿酸反应。反应过程中喷出固相物料约400kg。熟化70min后物料温度135℃，加10吨含二氧化钛为7.37％的低浓度水溶液和75吨水浸取，浸取初期产生爆沸，喷出稀料浆约200kg，得到168吨硫酸氧钛水溶液。二氧化钛含量8.38％，二氧化钛收率达到96.05％。

[0048] 通过实施例一和二与对比例一可以看出，本发明方法通过在酸解锅内产生大量气泡时加入消泡剂，能够降低物料喷溅的程度，从而也降低了矿酸反应体系的体积膨胀高度，避免了物料喷溅到酸解锅外的现象。通过实施三和四与对比例二可以看出，采用浮选钛精矿和磁选钛精矿混合生产硫酸氧钛的实施方式时，本发明通过加大浮选钛精矿和磁选钛精矿用量的差距，从而减少在固化过程不同步的问题，并且在熟化过程中能够减少浮选钛精矿固化物和磁选钛精矿固化物温度的差距，在进一步的控制浸取前固化物的温度，从而避免了固化过程和浸取初期喷料到酸解锅外的现象。本发明方法在生产硫酸氧钛的过程中避